一种土样易脱模扰动小的原状土取土器的制作方法

本实用新型涉及取土器，尤其涉及一种土样易脱模扰动小的原状土取土器。

背景技术：

岩土实验现场取样在岩土工程中是必不可少的环节，而取土器是地质勘查中在现场取原状土的关键设备，在制备原状土试样过程中，应尽可能地减小对原状土体的扰动，这样才能通过室内试验获得比较可靠的土体参数，从而为工程设计提供有价值的参考。

而传统的原状土取样，多是将钻探设备钻至指定深度，取回一个大的毛坯土样，然后运送到实验室。实验员再用切土刀和钢丝锯切削土样获得一个毛坯土样，然后再放入指定的三轴试样修土器中进行精细切削，从而达到试验所需形状和尺寸。近年来，许多研究人员针对不同的土质工况，研制了不同类型的原位取土器；如一种深层原状土取土器（cn203858126u），主要针对农田及沙质土深层取样；一种软土的静三轴原位取土器（cn107676087a），主要用于较软土体的现场取样。一种土工常规三轴试验取土器（cn204479330u），也是一种主要用于较软土体的现场取样。虽然学者们针对不同工况提出了不同的原状土取土方案，但是由于所设计的取土器本身固有的缺陷导致在实际应用过程中推广受限。

总体而言，虽然学者们设计了不同类型的取土器，但是仍然存在许多问题。传统方法取毛坯样运回实验室，再用修土器进行精细切削；这种方法缺点是人为切削的土样尺寸不标准，费时费力。而在上述列举的深层原状土取土器主要缺点是靠人工扭转手柄使取土器进入土层中，很难保证施加的力沿着受力杆垂直向下，这样取土器在取样过程中可能会发生偏斜，导致取样方向不垂直；而软土的静三轴原位取土器，它在软硬不均地层和含水率较高的地层中取样时，由于取土器的内径和底部的管靴内径相同，取土以后土样会紧贴取土器内壁甚至会粘连在取土器内壁，从而导致土样很难从取土器腔体内取出，在取样和脱模过程中，取样筒内壁和土样表面摩擦力大，对土样扰动较大，甚至会出现试样腰部位置往外鼓起的现象，还会出现在下压取土器过程中，由于受力不均，产生偏心力，使取土器产生横向位移；而土工常规三轴试验取土器，也普遍存在取样后脱模困难的问题。

技术实现要素：

为了克服传统的实验室内制备三轴试验原状土样过程中的以下问题，其一，取样和脱模过程中对土样扰动较大，其二，现有取样器内的土样脱模困难。其三，取土器下压过程中下压力很难保证沿取土器垂直方向，取土器可能在取样过程中发生偏斜，导致取样角度不垂直，本实用新型提供了一种土样易脱模扰动小的原状土取土器与取土方法。

本实用新型提供了一种土样易脱模扰动小的原状土取土器，包括具有圆柱形取土腔体的取土简和管靴，所述管靴安装在所述取土简的底端，所述管靴的内径小于所述取土简的内径，所述取土简由至少两个圆弧形管片拼装而成，所述取土简的顶部连接有顶盖，所述顶盖的顶部连接有传力杆，所述传力杆位于所述取土简的轴线上。

作为本实用新型的进一步改进，所述管靴的下端设有内倾的刃脚，所述刃脚的底部的内径小于其顶部的内径。

作为本实用新型的进一步改进，所述管靴与所述取土简为螺纹连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述顶盖的顶部设有半球状凹槽，所述传力杆与所述半球状凹槽垂直接触。

作为本实用新型的进一步改进，所述顶盖通过螺钉与所述取土简连接。

作为本实用新型的进一步改进，相邻的圆弧形管片之间通过卡扣结构锁紧连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述取土简的上部位置和中部位置均设有环形凹槽，所述卡扣结构安装在所述环形凹槽上。

作为本实用新型的进一步改进，所述圆弧形管片的一拼接端设有矩形凹槽，另一拼接端设有与所述矩形凹槽相对应的榫头。

作为本实用新型的进一步改进，所述管靴的内径比所述取土简的内径小1mm。

作为本实用新型的进一步改进，可以根据三轴样尺寸的要求更换不同尺寸的取土筒和管靴。

本实用新型的有益效果是：通过上述方案，由于管靴内径比取土筒内径小，所以在取样和脱模过程中，只有管靴内壁部分与土样边壁发生摩擦，取土筒内壁不与土样边壁发生摩擦，这大大降低了对土样的扰动，同时也使土样容易从取土筒里取出，解决了传统取土器中土样难以从取土筒内取出和对土样扰动大的问题；在取土筒顶部设计一个顶盖，并通过传力杆进行静压加载，可以较好的保证加载力均匀分布，确保是轴向受力，无横向力，可以较好的避免取土器在取样过程中发生偏斜。

附图说明

图1是本实用新型一种土样易脱模扰动小的原状土取土器的剖面示意图。

图2是本实用新型一种土样易脱模扰动小的原状土取土器的顶部的俯视图。

图3是本实用新型一种土样易脱模扰动小的原状土取土器的顶盖平面示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1至图3所示，一种土样易脱模扰动小的原状土取土器，包括具有圆柱形取土腔体的取土简10和管靴9，所述管靴9安装在所述取土简10的底端，所述管靴9的内径小于所述取土简10的内径，所述取土简10由至少两个圆弧形管片6拼装而成，可以采用两个半圆形管片或三个或者三个以上的花瓣形管片拼装而成。

如图1至图3所示，所述取土简10的顶部连接有顶盖4，顶盖4优选为圆形顶盖，所述顶盖4的顶部连接有传力杆2，所述传力杆2位于所述取土简10的轴线上，通过传力杆2进行静压加载时，保证加载力均匀分布，确保是轴向受力，无横向力。

如图1至图3所示，所述管靴9的下端设有内倾的刃脚，所述刃脚的底部的内径小于其顶部的内径，管靴9下端设有向内倾斜的刃脚，从而减小在取土过程中对土体的挤压，以及减少取土器压入土体的阻力。

如图1至图3所示，所述管靴9与所述取土简10通过螺纹8连接，管靴9设计为带有螺纹的可更换部件，通过螺纹连接在取土筒10的下端，方便更换，节约成本。

如图1至图3所示，所述顶盖4的顶部设有半球状凹槽1，所述传力杆2与所述半球状凹槽1垂直接触。

如图1至图3所示，所述顶盖4通过螺钉和螺纹孔3与所述取土简10连接。

如图1至图3所示，相邻的圆弧形管片6之间通过卡扣结构锁紧连接。

如图1至图3所示，所述取土简10的上部位置和中部位置均设有环形凹槽5，所述卡扣结构安装在所述环形凹槽5上。

如图1至图3所示，半圆形管片或花瓣形管片的拼接缝隙处分别设置有一道沿高度方向的矩形凹槽7，另一半设置有与之对应的榫头，使拼装而成的取土简10，在取土过程中保证缝隙处的密封性，保证原状土样的含水率。

如图1至图3所示，所述管靴9的内径比所述取土简10的内径小1mm。

管靴9的内直径大小等于常规三轴试验土样的直径。取土筒10的内直径比管靴9内直径大1mm，这样在取土筒10内壁与所取的土样边壁存在0.5mm的间隙，由于管靴9内径比取土筒10内径小，所以在取样和脱模过程中，只有管靴内壁部分与土样边壁发生摩擦，取土筒内壁不与土样边壁发生摩擦，这大大降低了对土样的扰动，同时也使土样容易从取土筒里取出，通过对现场的取样实例表明，解决了传统取样方法中土样难以从取土筒内取出和对土样扰动大的问题。

本实用新型提供的一种土样易脱模扰动小的原状土取土器，其取土过程具体如下：

1、取土过程中，先将两个半圆形管片或花瓣形管片通过在连接缝隙处分别设置的矩形凹槽7和榫头拼装成整体，将两个半圆形管或花瓣形管片通过安装在取土筒10上部位置和中部的环形凹槽5中的卡扣，将其拼装成一个牢固的取土筒10，再将管靴9通过取土筒10下端的螺纹8固定在取土筒10下端。其中管靴9的下端设有内倾的刃脚，刃脚主要为了减少对土体的挤压作用，从而减小对土体的扰动。

2、顶盖4通过螺钉和螺纹孔3固定在取土筒10的顶部，通过静载加压设备使传力杆2和半球状凹槽1垂直接触，从而保证施加轴向力，加载力均匀分布，使原状土取土器在静压加载作用下，进入土层；到达指定深度以后，停止加压。然后取出原状土取土器。

3、用保鲜膜封闭管靴9底部，避免在运输到实验室过程中水分的挥发。放入特制的密封箱运回到实验室，松开环形凹槽5中的卡扣，以及顶盖4和取土筒10之间的螺钉，然后分别将两块半圆形管或者三个花瓣式管沿土样缓慢下移，切忌直接掰开取土筒10。取出土样后，用刀片对土样的顶部进行削切整平。再进行简单的处理，一个标准的原状土试样就制作完成，就可用于室内的常规三轴试验。

本实用新型在保证整体刚度和结构稳定的情况下，做到了各个部分的可更换性，取土筒与土样周围0.5mm的间隙设计，可以既能保证减小土体与取土筒内壁的摩擦，从而减小对土体的扰动，又能使土样不会因间隙过大在取样过程中变形过大发生断裂。

整个装置结构简单，易于操作，制样标准，土样扰动较小，所制土样质量较好。无需对所取土样进行精细削切，大大提高土样制备效率和土样制备的成功率。

本实用新型可以根据三轴样尺寸的需要更换不同尺寸的取土筒和管靴，以及改变拼装取土筒时所需的弧形取土管的数量。所有的对前面的技术方案进行部分技术特征的修改，同等替换，均应在本实用新型的保护范围之内。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。